一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法
专利汇可以提供一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种微型姿轨控推 力 器阵列推力器的布局方法；为了改善现有 推进器 阵列的不适用于轨道控制的问题，提出一种基于正六边形的推进器阵列，并且根据其要实现的功能： 姿态 控制和轨道控制，分别设计了基于微推力器阵列的推力器分配的 算法 ，该阵列能够避免因算法产生推力偏心，并且利用阵列中推力器的分布规律及相关的控制算法，能够快速准确找出所需的各个推力器的坐标 位置 ，提高了阵列中推力器的利用率，能够有效避免过早结束阵列寿命。，下面是一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法专利的具体信息内容。
1.一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征是，微型姿轨控推力器阵列的基本生成元为正六边形，以圆周形式存在，具有中心对称性；具体布局时，在基本生成元正六边形的中心放置第一个推力器，基本生成元正六边形的六个顶点也均放置推力器，以此正六边形的边长为间隔，向外扩展衍生出其它推力器位置，它们的位置要保证所有推力器两两间隔为此边长大小，衍生的推力器个数由所需阵列规模大小决定。
2.如权利要求1所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，每一个推力器都将分布在以基本生成元正六边形的中心为圆心的某个圆周上；各个圆周上均分布着6的倍数个推力器。
3.如权利要求1所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，在卫星上，该推力器阵列构型采用正六面体的形式，在六个面上各布置一个推力器阵列，两两相对，每一对阵列控制两个自由度。
4.如权利要求3所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，当推力器需要进行姿态控制时，采用三轴解耦控制，三对阵列各自产生俯仰、偏航、滚转力矩；具体实现步骤是：
步骤一、获取需要产生的力矩；
步骤二、根据所需力矩以及所剩的推力器所能提供力矩的情况，进行力矩分解，分解成若干执行步；
步骤三、寻找最优的决策序列，每个序列步骤按照成本最低、推力器个数最少的原则进行组合，保证各个子步所需推力器组成成本最小、数量最少；
步骤四、将步骤三中解得的各个序列中的推力器坐标存储到控制模块，由控制模块来控制发送点火指令，并且在每一个推力器使用完后，将其成本值设为最大值。
5.如权利要求3所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，当推力器需要进行轨道控制时，三对阵列各自产生法向、径向、轨道面法向推力；具体实现步骤是：
步骤一、获取需要产生的冲量数据；
步骤二、按照同一个圆周上两两相隔60°的6个推力器分成一组，对于每一个圆周上的推力器按此规则分成若干组；
步骤三、将所需推力的实现分成若干序列，每个序列使中上述推力器分组中一组推力器的若干个，每个序列步骤按照成本最小、使用组数最少的原则以及所选取的推力器组合的合力必须在卫星质心上的使用组合原则对推力器进行组合；
步骤四、将步骤三中每个序列解得到推力器坐标储存在控制模块，由控制模块控制相关推力器点火；
步骤五、在每一个推力器使用完后，将其成本值设为某固定值，该固定值大于所有推力器组合成本值的最大值。
6.如权利要求1或3或4所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，在姿态控制时，此种推力器布局方式在选择到满足所需冲量大小的推力器组合的同时，保证了所选推力器组合的合力在卫星质心上。
7.如权利要求1或3或4所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，当推力器需要进行姿态控制时，将点火问题转化为整数规划中的0-1规划问题；其描述如下：
目标函数：
1≤K≤N,1≤I≤N,1≤J≤N
式中：minZ表示所有推力器组合的总成本函数，要使其值最小；k为推力器所在行的行号；i为推力器所在列的列号；j为相对阵列的列号；N为阵列规模，N为正整数，若100×100阵列，则N=100，若10×10阵列，则N=10；
成本函数：
其中，u(i，j，k)为所选推力器组合的成本函数，1≤i≤N,1≤j≤N,1≤k≤N约束条件：
其中，Kc为所要求的力矩，Lmin是两个推力器之间的最小间隔，Feq是单个推力器的等效推力；当选择了位于阵列第i列，其相对阵列第j列，第k行的推力器时，x(i，j，k)＝1；否则x(i，j，k)＝0；
|i-j|k×Lmin为分别位于两个相对阵列k行上的i列和j列的两个推力器之间的距离，实际上也就是两个推力器产生的力矩的力臂；阵列能提供的最小力矩Mmin即为：
Mmin＝FeqLmin （4）
该描述约束了推力器单元如何进行组合提供所需的控制力矩，以达到利用率的最大化以及使用成本最低的目的；离阵列中心越近则成本函数u越小，优先使用离中心近的推力器，可以保证留下的推力器能够提供更多的产生力矩的推力器组合形式。
8.如权利要求1或3或4所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，在姿态控制时推力器的分配算法决定了推力器在使用时，以行为单位，逐行使用。
9.如权利要求1或3或5所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，当推力器需要进行轨道控制时，将点火问题转化为整数规划中的0-1规划问题；其描述如下：
目标函数：
成本函数：
ui(ri,Xi)＝|Xi-0|+|ri-1|*umax
约束条件：
式中：MinZ表示所有推力器组合的成本函数，要使其值最小；ui（ri,Xi）表示所选推力器组合的成本函数；ri表示每组的序列号，ri=1，2….n；mi表示推力器数量；ci表示决策变量0或1，Xi表示距离中心轴Y轴的距离；umax为一常数；I为所需冲量；Imin为当个推力器冲量；
目标函数用于推力器阵列组合，提高阵列的使用寿命，优先选择成本最低的组合，即优先使用距离阵列中心以及纵轴距离最小，并且占用组数最少的推力器组合；成本函数表示出了所使用推力器的成本；约束条件保证了所选推力器满足所需冲量要求。
10.如权利要求9所述的一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法，其特征在于，umax为一常数，它的值大于所有推力器组合成本的最大值，即将使用过的推力器的成本值设定为最大值，保证下次使用时不会选择到它。
一种微型姿轨控推力器阵列的布局方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
a
5.4，
5.4
a a
4，4 4，5
a5 a5
.3，5 .3，5
.3 .4
a3 a3 a3
，3 ，4 ，5
a5. a5. a5.
2，5. 2，5. 2，5.
2 3 4
a2，2 a2，3 a2，4 a2，5
a5.1 a5.1 a5.1 a5.1
，5.1 ，5.2 ，5.3 ，5.4
a a a a a
， ， ， ， ，
1 2 3 4 5
a5.0，5.0 a5.0，5.1 a5.0，5.2 a5.0，5.3 a5.0，5.4
0，0 0，1 0，2 0，3 0，4 0，5
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